CN108885029B

CN108885029B - 冷冻装置

Info

Publication number: CN108885029B
Application number: CN201780022251.1A
Authority: CN
Inventors: 配川知之; 南田知厚; 平良繁治
Original assignee: Daikin Industries Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 2016-04-01
Filing date: 2017-03-28
Publication date: 2019-12-24
Anticipated expiration: 2037-03-28
Also published as: EP3438565A4; SA518400099B1; ES2897989T3; EP3438565B1; US11280525B2; US20200400347A1; US20190120527A1; JP2017187189A; WO2017170538A1; US10794615B2; CN108885029A; JP6288146B2; EP3438565A1

Abstract

对内置于冷冻装置的压缩机的马达控制转矩，由此防止从压缩机排出的制冷剂的温度成为过度的高温。压缩机(31)内置有通过逆变器控制而被控制旋转的马达(31a)。在压缩机(31)的运转频率为处于10Hz以上40Hz以下的范围内的至少1个值时，逆变器控制部(51)通过逆变器控制来控制马达(31a)的转矩。至少在运转频率处于10Hz以上40Hz以下的范围、马达(31a)的转矩被控制、而且从压缩机(31)排出的制冷剂的温度容易成为过度的高温的规定条件下，设备控制部(52)对设置于制冷剂回路(20)的设备进行控制，使得被吸入压缩机(31)的制冷剂成为潮湿状态。

Description

冷冻装置

技术领域

本发明涉及冷冻装置。

背景技术

以往，在具备被逆变器控制的压缩机马达的冷冻装置中，如专利文献1(日本特开平6-311778号公报)中所记载的，公知有通过转矩控制而能够抑制压缩机的低速运转区域中的振动的技术。

发明内容

发明要解决的课题

但是，当进行专利文献1等中记载的转矩控制时，压缩机马达中流动的电流增加而马达的效率恶化，压缩机马达中产生的热能增加。其结果，尤其是在压缩机马达收纳于压缩机内部的情况下，由于压缩机马达产生的热，压缩机中被压缩的制冷剂被加热。进而，在因外部气体温度高而使得凝结温度变得越高时，压缩时的转矩变动越増大，需要进行转矩控制，而此时如果进行转矩控制，则还要受到转矩控制中发生的热，因而有时会出现如下问题：从压缩机排出的制冷剂的温度成为过度的高温。

本发明的课题在于，对内置于冷冻装置的压缩机的马达控制转矩，由此来防止从压缩机排出的制冷剂的温度成为过度的高温。

用于解决课题的手段

本发明的第1观点的冷冻装置包括：压缩机，其内置有通过逆变器控制而被控制旋转的马达，并对在制冷剂回路中循环的制冷剂进行压缩；逆变器控制部，其在压缩机的运转频率为处于10Hz以上40Hz以下的范围中的至少一个值时，通过逆变器控制来控制马达的转矩；及设备控制部，至少在运转频率处于10Hz以上40Hz以下的范围中、马达的转矩被控制、而且从压缩机排出的制冷剂的温度容易成为过度的高温的规定条件下，该设备控制部对设置在制冷剂回路中的设备进行控制，使得被吸入压缩机的制冷剂成为潮湿状态、或者使得制冷剂回路中的中间压制冷剂被喷射到压缩机的压缩途中的制冷剂中。

在第1观点的冷冻装置中，即使在由压缩机排出的制冷剂的温度容易成为过度的高温时还受到了转矩控制导致的马达的发热，利用设备控制部对构成制冷剂回路的设备进行控制，能够使得被吸入压缩机的制冷剂成为潮湿状态、或者将制冷剂回路中的中间压制冷剂喷射到压缩机的压缩途中的制冷剂中，因此能够降低从压缩机排出的制冷剂的温度。

本发明的第2观点的冷冻装置在第1观点的冷冻装置中，规定条件为从以下条件中选择的一个条件：制冷剂回路的凝结温度成为45℃以上的凝结温度条件；制冷剂回路的高压侧的压力成为规定压力以上的高压条件；制冷剂回路的高压侧的压力与低压侧的压力的差压成为规定差压以上的差压条件；及与在制冷剂回路中流动的制冷剂进行热交换的外部气体的温度成为规定温度以上的外部气体温度条件。

在第2观点的冷冻装置中，规定条件为从凝结温度条件、高压条件、差压条件、外部气体温度条件中选择的一个条件，由此容易判断是否成为规定条件。

本发明的第3观点的冷冻装置在第1观点或第2观点的冷冻装置中，还包括：减压机构，为了对在制冷剂回路中流动的制冷剂的压力进行减压，该减压机构作为制冷剂回路的设备被设置于制冷剂回路中；以及室外风扇，为了供给与在制冷剂回路中流动的制冷剂进行热交换的外部气体，该室外风扇作为制冷剂回路的设备被设置于制冷剂回路中，该室外风扇构成为能够变更送风量，设备控制部至少在运转频率处于10Hz以上40Hz以下的范围中、马达的转矩被控制、而且处于规定条件下时，对减压机构的减压程度的变更和/或室外风扇的送风量进行控制，使被吸入压缩机的制冷剂成为潮湿状态。

在第3观点的冷冻装置中，通过对减压机构的减压程度的变更和/或室外风扇的送风量进行控制，使被吸入压缩机的制冷剂成为潮湿状态，因此在运转频率处于10Hz以上40Hz以下的范围中、马达的转矩被控制、而且处于规定条件下时，利用在制冷剂回路中通用的设备即减压机构及/或室外风扇，能够降低从压缩机排出的制冷剂的温度。因此，在进行压缩机的转矩控制时，无需为了防止制冷剂温度成为过度的高温而在制冷剂回路中设置新的设备。

本发明的第4观点的冷冻装置在第1观点至第3观点中的任一观点的冷冻装置中，设备控制部至少在运转频率处于10Hz以上40Hz以下的范围中、马达的转矩被控制、而且处于规定条件下时，通过按照使从压缩机排出的制冷剂的温度与目标排出温度一致的方式对设备进行控制，使得被吸入压缩机的制冷剂成为潮湿状态。

在第4观点的冷冻装置中，只要使从压缩机排出的制冷剂的温度与目标排出温度一致，就能够使被吸入压缩机的制冷剂成为潮湿状态，因此在监视从压缩机排出的制冷剂的温度的同时控制设备即可。

本发明的第5观点的冷冻装置在第1观点至第4观点中的任一观点的冷冻装置中，在制冷剂回路中循环的制冷剂为含有多于50重量％的R32的制冷剂。

在第5观点的冷冻装置中，由于含有多于50重量％的R32的制冷剂在制冷剂回路中循环时存在制冷剂温度被设定得较高的倾向因而难以进行转矩控制，但即使受到由于转矩控制而产生的马达的发热，也能够防止制冷剂温度成为过度的高温。

发明效果

根据本发明的第1观点的冷冻装置，即便进行内置有马达的压缩机的转矩控制，也能够防止制冷剂温度成为过度的高温。

根据本发明的第2观点的冷冻装置，容易通过设备控制部对设备进行控制。

根据本发明的第3观点的冷冻装置，能够抑制在进行压缩机的转矩控制时为了防止制冷剂温度变成过度的高温而所需的成本的增加。

根据本发明的第4观点的冷冻装置，容易进行在通过设备控制部而进行转矩控制时所进行的、使被吸入压缩机的制冷剂成为潮湿状态的控制。

根据本发明的第5观点的冷冻装置，即便在含有多于50重量％的R32的制冷剂所循环的制冷剂回路中也能够容易控制压缩机的马达的转矩。

附图说明

图1是表示实施方式的冷冻装置的结构的概要的回路图。

图2是用于对图1的冷冻装置的动作进行说明的莫里尔线图(Mollier diagram)。

图3是表示在不进行转矩控制时向压缩机的马达供给的电流的波形的一例的波形图。

图4是表示在进行转矩控制时向压缩机的马达供给的电流的波形的一例的波形图。

图5是表示在进行转矩控制时向压缩机的马达供给的电流的波形的另一例的波形图。

图6是表示转矩控制量与向压缩机输入的电力之间的关系的图表。

图7是表示转矩控制量与压缩机的振动之间的关系的图表。

图8是表示转矩控制量与压缩机所排出的制冷剂的温度之间的关系的图表。

图9是表示变形例A的冷冻装置的结构的概要的回路图。

图10是表示变形例C的冷冻装置的结构的概要的回路图。

具体实施方式

(1)空调装置的结构

以作为本发明的一个实施方式的冷冻装置的空调装置为例，利用图1进行说明。图1中示出冷冻装置的整体结构的概略。

图1所示的冷冻装置10是具备进行蒸汽压缩冷冻循环的制冷剂回路20和用于控制制冷剂回路的控制装置50的空调装置。制冷剂回路20是室外单元30和室内单元40经由联络配管21和联络配管22连接成环状而构成的。在联络配管21中主要流通液态的制冷剂，在联络配管22中主要流通气态的制冷剂。制冷剂回路20在室外单元30内具有压缩机31、四通切换阀32、室外热交换器33和减压机构34，在室内单元40内具有室内热交换器41。在该制冷剂回路20中循环的制冷剂为R32。

(2)具体结构

(2-1)室外单元

收纳于室外单元30的压缩机31其吸入侧连接到吸入管35的一端，其排出侧连接到排出管36的一端。排出管36的另一端即压缩机31的排出侧与四通切换阀32的第1端口Po1连接，吸入管35的另一端即压缩机31的吸入侧与四通切换阀32的第3端口Po3连接。该压缩机31构成为内置的马达31a根据来自控制装置50的指示而能够变更运转频率即转速。控制装置50的逆变器控制部51通过逆变器控制而控制压缩机31的马达31a。换言之，马达31a通过逆变器控制而被控制旋转。压缩机31构成为通过马达31a的转速的变化而变更运转容量。压缩机31的转速的变化引起制冷剂回路20的制冷剂循环量的变化。

收纳于室外单元30的室外热交换器33其一侧的出入口连接到四通切换阀32的第4端口Po4，其另一侧的出入口连接到减压机构34。另外，室外单元30中收纳有向室外热交换器33送入室外空气的室外风扇37。室外热交换器33中，由室外风扇37送入的室外空气与在制冷剂回路20中循环的制冷剂之间进行热交换。室外风扇37构成为，其转速由控制装置50的设备控制部52控制，通过改变转速而能够变更送风量。

收纳于室外单元30的减压机构34其一端连接到室外热交换器33的另一侧的出入口，其另一端连接到联络配管21。减压机构34通过节流膨胀而对在制冷剂回路20中循环的制冷剂进行减压。该减压机构34构成为能够根据由控制装置50的设备控制部52发送的指令而调整开度。因此，控制装置50通过调整减压机构34的开度而对制冷剂回路20的低压侧的制冷剂压力和/或制冷剂循环量进行调节。这样的减压机构34例如由电动膨胀阀构成。

在收纳于室外单元30的四通切换阀32中，第1端口Po1与排出管36的另一端连接，第2端口Po2经由联络配管22而与室内热交换器41的一侧的出入口连接，第3端口Po3与吸入管35的另一端连接，第4端口Po4与室外热交换器33的一侧的出入口连接。四通切换阀32构成为通过控制装置50在用于制冷的连接和用于制热的连接之间切换。在制热时，如图1中实线所示，将第1端口Po1与第2端口Po2之间开通，并将第3端口Po3与第4端口Po4之间开通。另一方面，在制冷时，如图1中虚线所示，将第1端口Po1与第4端口Po4之间开通，将第2端口Po2与第3端口Po3之间开通。

吸入管35中安装有用于测量管内的制冷剂的压力的吸入压力传感器61。由吸入压力传感器61测量的压缩机31的吸入压力的值被发送至控制装置50。另外，吸入管35中安装有用于测量管内的制冷剂的温度的吸入温度传感器63，排出管36中安装有用于测量管内的制冷剂的温度的排出温度传感器64。由吸入温度传感器63及排出温度传感器64测量出的压缩机31的吸入温度及排出温度的值被发送到控制装置50。

室外热交换器33中安装有室外热交换器温度传感器65，用于测量在室外热交换器33的导热管内经历相变的制冷剂的温度，并安装有室外温度传感器66，用于测量送入室外热交换器33的室外空气的温度。由室外热交换器温度传感器65及室外温度传感器66测量出的温度的值被送至控制装置50。由室外热交换器温度传感器65测量出的制冷剂的温度在制冷运转时为凝结温度，在制热运转时为蒸发温度。进而，在室外热交换器33的另一侧的出入口安装有室外液侧温度传感器67，用于测量通过室外热交换器33的另一侧的出入口的液体制冷剂的温度。由室外液侧温度传感器67测量出的温度的值被送至控制装置50。

(2-2)室内单元

关于收纳于室内单元40的室内热交换器41，其一侧的出入口经由联络配管22而连接到四通切换阀32的第2端口Po2，其另一侧的出入口连接到联络配管21。在室内单元40收纳有用于向室内热交换器41送入室内空气的室内风扇42。在室内热交换器41中，在由室内风扇42送入的室内空气与在制冷剂回路20中循环的制冷剂之间进行热交换。该室内风扇42构成为，其转速由控制装置50的设备控制部52控制，并能够通过改变转速而变更送风量。

另外，在室内热交换器41的另一侧的出入口安装有室内液侧温度传感器74，用于测量通过室内热交换器41的另一侧的出入口的液体制冷剂的温度。由室内液侧温度传感器74测量出的温度的值被发送至控制装置50。

室内热交换器41中安装有室内热交换器温度传感器75，用于测量在室内热交换器41的导热管内经历相变的制冷剂的温度，并安装有室内温度传感器76，用于测量送入室内热交换器41的室内空气的温度。由室内热交换器温度传感器75及室内温度传感器76测量出的温度的值被送至控制装置50。由室内热交换器温度传感器75测量出的制冷剂的温度在制热运转时为凝结温度，在制冷运转时为蒸发温度。

(3)冷冻装置10的动作

(3-1)动作的概要

在冷冻装置10中，制冷剂在包括压缩机31和室外热交换器33和减压机构34和室内热交换器41的制冷剂回路20中循环。然后，在制冷剂回路20中进行蒸汽压缩冷冻循环。即，在制冷运转时，由压缩机31压缩而被排出的气体制冷剂经由四通切换阀32而被送至室外热交换器33。在室外单元30的室外热交换器33中，高温高压的制冷剂与室外空气进行热交换，由高压的气体制冷剂释放出凝结热而发生制冷剂的液化。向室外释放出热量而冷却的制冷剂通过减压机构34其压力下降到成为即使在低温下也容易蒸发的状态为止。成为低压的制冷剂流入室内单元40的室内热交换器41，在室内热交换器41中制冷剂与室内空气进行热交换，低压的液体制冷剂通过吸入蒸发热而从室内空气吸收热量。在室内热交换器41中吸收热量而发生了气化(或相变)的制冷剂经由四通切换阀32被吸入压缩机31。

在制热运转时，与制冷运转时相反地，由压缩机31压缩而被排出的气体制冷剂经由四通切换阀32被送入室内热交换器41。在室内热交换器41中，高温高压的气体制冷剂与室内空气进行热交换，从高压的气体制冷剂释放出凝结热而发生制冷剂的液化。向室内释放出热量而冷却的制冷剂通过减压机构34其压力被下降到成为即使在低温下也容易蒸发的状态为止。然后，成为低压的制冷剂在室外热交换器33中与室外空气进行热交换而从低压的液体制冷剂吸入蒸发热。在室外热交换器33中吸收热量而发生了气化(或相变)的制冷剂经由四通切换阀32被吸入压缩机31。

该蒸汽压缩冷冻循环如图2所示。图2的曲线L1为饱和液线，曲线L2为干饱和蒸汽线。在图2中，点C1及点C11的状态对应于压缩机31的排出侧即排出管36内的制冷剂的状态。换句话说，点C1及点C11的状态对应于凝结器即制热运转时的室内热交换器41或制冷运转时的室外热交换器33的入口的制冷剂的状态。接下来的点C2的状态对应于凝结器的出口的状态，对应于减压机构34的入口的状态。凝结器的出口的制冷剂具有过冷却度SC。接下来的点C3的状态对应于减压机构34的出口的状态。换句话说，点C3的状态对应于蒸发器即制冷运转时的室内热交换器41或制热运转时的室外热交换器33的入口的状态。点C4及点C41的状态对应于压缩机31的吸入侧即吸入管35的状态。

(3-2)压缩机31的排出温度的控制

在冷冻装置10中进行基于压缩机31的排出温度的控制。控制装置50从排出温度传感器64取得压缩机31的排出侧的制冷剂的温度，从室外热交换器温度传感器65取得室外热交换器33的内部的制冷剂的温度，并从室内热交换器温度传感器75取得室内热交换器41的内部的制冷剂的温度。在制冷运转时，将由室外热交换器温度传感器65测量的温度作为凝结温度TC使用，将由室内热交换器温度传感器75测量的温度作为蒸发温度TE使用。在制热运转时，将由室外热交换器温度传感器65测量的温度作为蒸发温度TE使用，将由室内热交换器温度传感器75测量的温度作为凝结温度TC而使用。

控制装置50利用存储于内部的数据决定目标排出温度TTd。然后，控制装置50调节减压机构34的开度，以使由排出温度传感器64测量的压缩机31的排出侧的制冷剂的温度成为上述的目标排出温度TTd。为此，控制装置50比较压缩机31的排出温度与目标排出温度TTd。当排出温度传感器64的测量值小于目标排出温度TTd时，控制装置50减小减压机构34的开度。反之，当排出温度传感器64的测量值大于目标排出温度TTd时，控制装置50增大减压机构34的开度而在降低压缩机31的排出侧的制冷剂的温度的方向上进行控制。

(3-3)压缩机31的转矩控制

在压缩机31为旋转压缩机且压缩机31的气缸为一个的情况下，尤其存在压缩机31的振动容易变大的倾向。因此，在以下的说明中，以压缩机31为单气缸型的旋转压缩机、偏心而旋转的辊仅为1个的情况为例进行说明。在压缩机31中运转频率较低的情况下，例如当运转频率处于10Hz到40Hz的范围时存在特别容易发生振动的倾向。这样的倾向在单气缸型的压缩机31中显著。室外单元30中具有与压缩机31连接的吸入管35及排出管36，压缩机31的振动传递到吸入管35及排出管36等而传播到室外单元30之外，成为噪声的原因。

因此，为了抑制压缩机31的振动，控制装置50的逆变器控制部51在包括10Hz到40Hz的运转频率的规定范围内对压缩机31的转矩进行控制。图3、图4及图5中示出向被逆变器控制的马达31a供给的电流的波形。向马达31a供给的电流为三相交流。图3中示出在未进行转矩控制的情况下的电流波形。图4中示出转矩控制量为约60％的情况下的电流波形。图5中示出转矩控制为100％的情况下的电流波形。转矩控制为100％是指，进行该压缩机31中所允许的最大的转矩控制。对图3的电流波形和图4及图5的电流波形进行比较可知，转矩控制量越多，电流波形的失真越大。

为了从其他的观点观察这一点，图6中示出转矩控制量与压缩机31的输入电力之间的关系，图7中示出转矩控制量与压缩机31的振动幅度的关系，图8中示出转矩控制量与压缩机31的排出温度的关系。另外，在图6乃至图8中，转矩控制量以外的参数不发生变化。如图6所示，在未完全施加转矩控制时，压缩机31的输入电力为150瓦特，当使转矩控制量为100％时，压缩机的31的输入电力上升为160瓦特。关于这一点，从上述的电流波形也能够容易地得知，转矩控制量越大，则电流波形的失真越大，换句话说损耗越大。

当转矩控制量增加时，损耗虽然增大，但如图7所示，压缩机31的振动得到抑制。但是，如图8所示，随着转矩控制量变大，损耗变大，马达31a中产生热。由于压缩机31内置马达31a，因此压缩机31内部的马达31a中产生的热被传递给从压缩机31排出的制冷剂，由此从压缩机31排出的制冷剂的温度上升。在该冷冻装置10中，例如当转矩控制中的效率下降百分之几时，从压缩机31排出的制冷剂的温度约上升1～5℃。

在此，对运转频率为处于10Hz到40Hz之间的一个值、例如40Hz时进行转矩控制的情况进行说明。对于如上所述通过转矩控制的损耗产生了热而从压缩机31排出的制冷剂的温度没有成为过度的高温的情况下，与以往同样地继续进行冷冻装置10的运转。

但是，在通过施加转矩控制的热而导致压缩机31的排出制冷剂成为过度的高温的情况下，控制装置50的设备控制部52对制冷剂回路20中设定的设备进行控制，使得被吸入压缩机31的制冷剂成为潮湿状态。当制冷剂回路20中构成有如图2所示的冷冻循环时，在目标排出温度TTd例如处于点C1的状态的情况下，压缩机31所吸入的制冷剂处于点C4的状态，即干燥状态而不潮湿。换言之，压缩机31排出的制冷剂具有过热度SH。假设目标排出温度TTd处于点C11的状态时，压缩机31所吸入的制冷剂处于点C41的状态，即潮湿状态。这样，为了构成从点C41向点C11变化的冷冻循环，具体地通过变更减压机构34的减压程度，使被吸入压缩机31的制冷剂成为潮湿状态(点C41的状态)。为了使被吸入压缩机31的制冷剂成为潮湿状态，例如，通过基于实际设备的实验和/或仿真而预先研究如何设定目标排出温度TTd，根据研究结果，既有设定为使控制装置50进行控制以变更目标排出温度TTd的情况，也有设定为不变更目标排出温度TTd而维持现状的情况。

作为从压缩机31排出的制冷剂的温度容易成为过度的高温的条件，例如设置有室外单元30的场所的外部气体温度为高外部气体温度的情况。在此，将35℃以上称为高外部气体温度。在以高外部气体温度运转的冷冻装置10中，存在制冷剂回路20的凝结温度变高的倾向，因此从压缩机31排出的制冷剂的温度容易成为过度的高温。在该冷冻装置10的控制装置50中，根据凝结温度是否满足例如为45℃以上这样的凝结温度条件来判断从压缩机31排出的制冷剂的温度处于容易成为过度的高温的条件下。

换而言之，在运转频率为10Hz到40Hz之间的一个值、马达31a的转矩通过逆变器控制而被控制、而且满足凝结温度为45℃以上的这样的凝结温度条件时，控制装置50的设备控制部52例如变更减压机构34的减压程度，使得被吸入压缩机31的制冷剂处于图2的点C41的状态而成为潮湿状态。在满足这样的条件的情况下，增大减压机构34的开度的时机(timing)例如为转矩控制开始时。

(4)变形例

以上，对本发明的实施方式进行了说明，但在不脱离本发明的主旨的范围内可变更本发明的具体的结构。下面，对可适用于本发明的实施方式的变形例进行说明。

(4-1)变形例A

在上述实施方式中，对冷冻装置10为与制冷及制热这两者对应的空调装置的情况进行了说明，但冷冻装置10也可以是图9所示的制冷专用设备。图9所示的冷冻装置10为拆下图1所示的冷冻装置10的四通切换阀32而将排出管36的另一端连接到室外热交换器33的一侧的出入口并在吸入管35的另一端连接联络配管22的装置。

(4-2)变形例B

在上述实施方式中，使用电动膨胀阀来变更减压机构34的减压程度而使被吸入压缩机31的制冷剂成为潮湿状态，而关于减压机构34，也可以使用电动膨胀阀以外的减压机构，例如也可以利用使用隔膜(diaphragm)的机械式膨胀阀或毛细管(capillary tube)。例如，也可以构成为，为了变更减压程度，在利用机械式膨胀阀或毛细管和电磁阀而使得成为潮湿状态时变更减压程度。

另外，控制装置50的设备控制部52可构成为，进行如下的控制：代替减压机构34的减压程度而变更室外风扇37的送风量，从而使被吸入压缩机31的制冷剂成为潮湿状态。例如，在制冷运转时，当增加室外风扇37的送风量时，与送风量少的情况相比，室外热交换器33中的过冷却度SC容易变大，容易使被吸入压缩机31的制冷剂成为潮湿状态。另外，设备控制部52还可构成为进行如下的控制：变更减压机构34的减压程度及室外风扇37的送风量这两者，使被吸入压缩机31的制冷剂成为潮湿状态。

(4-3)变形例C

在上述实施方式或变形例B中，说明了为了降低从压缩机31排出的制冷剂的温度而将减压机构34和/或室外风扇37作为制冷剂回路20的设备进行控制的情况，但也可以构成为利用其他的设备，使得被吸入压缩机31的制冷剂成为潮湿状态、或使得制冷剂回路20中的中间压制冷剂被喷射到压缩机31的压缩途中的制冷剂中。

图10中示出具备通过喷射而降低从压缩机31排出的制冷剂的温度的结构的冷冻装置10的一例。图10所示的冷冻装置10具备桥回路90、高压受液器(high-pressurereceiver)100、喷射用电动阀83、喷射用热交换器84、中间喷射开闭阀86、吸入喷射开闭阀88。压缩机31经由压缩机附属容器38从吸入管35吸入气体制冷剂。减压机构34的另一端连接到桥回路90。

桥回路90具有四个止回阀91、92、93、94。入口止回阀91是仅允许制冷剂从室外热交换器33流向高压受液器100的止回阀。出口止回阀92是仅允许制冷剂从高压受液器100流向室内热交换器41的流动的止回阀。入口止回阀93是仅允许制冷剂从室内热交换器41流向高压受液器100的止回阀。出口止回阀94是仅允许制冷剂从高压受液器100经由减压机构34流向室外热交换器33的止回阀。即，入口止回阀91、93执行从室外热交换器33及室内热交换器41的一侧向高压受液器100流动制冷剂的功能，出口止回阀92、94执行从高压受液器100向室外热交换器33及室内热交换器41的另一侧流动制冷剂的功能。高压受液器100是用作制冷剂存积罐的容器，设置在减压机构34与室内单元40之间。

在高压受液器100的出口与桥回路90的出口止回阀92、94之间设置有喷射用热交换器84。另外，从将高压受液器100的出口与喷射用热交换器84连接的主制冷剂流路21a的一部分分支出分支管82。主制冷剂流路21a是将室外热交换器33和室内热交换器41连结的液体制冷剂的主流路。

分支管82中设置有可调整开度的喷射用电动阀83。另外，分支管82与喷射用热交换器84的第2流路84b连接。即，在喷射用电动阀83打开时，从主制冷剂流路21a向分支管82分支的制冷剂通过喷射用电动阀83被减压而流入喷射用热交换器84的第2流路84b。另外，喷射用热交换器84的第2流路84b构成分支管82的一部分。

通过喷射用电动阀83被减压而流入喷射用热交换器84的第2流路84b的制冷剂与在喷射用热交换器84的第1流路84a中流动的制冷剂进行热交换。喷射用热交换器84的第1流路84a构成主制冷剂流路21a的一部分。在通过该喷射用热交换器84而进行热交换之后，在分支管82流动的制冷剂流入后述的中间喷射流路85或吸入喷射流路87。另外，在分支管82的喷射用热交换器84的下游侧安装有喷射用温度传感器96，该喷射用温度传感器96用于检测通过喷射用热交换器84进行热交换之后的制冷剂的温度。

喷射用热交换器84例如为采用双管结构的内部热交换器，如上所述，在主流路即主制冷剂流路21a中流动的制冷剂与用于喷射的从主制冷剂流路21a分支出来的分支管82中流动的喷射用的制冷剂之间进行热交换。喷射用热交换器84的第1流路84a的一端连接到高压受液器100的出口，另一端连接到桥回路90的出口止回阀92、94。

压缩机附属容器38配置在四通切换阀32与压缩机31之间的吸入管35中，其作用是，当流入了含有过多的液体成分的制冷剂时，防止压缩机31吸入大量的液体制冷剂。在此，设置了压缩机附属容器38，但除此以外还可以在吸入管35配置用于防止向压缩机31回液的储液器(accumulator)。

吸入管35中的、连结压缩机附属容器38和压缩机31的配管与吸入喷射流路87连接。吸入喷射流路87是连结上述分支管82的喷射用热交换器84的下游侧的部分与吸入管35的配管。在该吸入喷射流路87中设置有吸入喷射开闭阀88。吸入喷射开闭阀88是切换打开状态和关闭状态的电磁阀。

如上所述，在压缩机31设置有中间喷射端口39。中间喷射端口39是用于使制冷剂从外部流入压缩机31中的压缩途中的中间压的制冷剂的制冷剂导入用端口。该中间喷射端口39与中间喷射流路85连接。中间喷射流路85是将上述分支管82的喷射用热交换器84的下游侧的部分与中间喷射端口39连结的配管。在该中间喷射流路85设置有中间喷射开闭阀86。中间喷射开闭阀86是切换打开状态和关闭状态的电磁阀。另外，关于压缩机31也可以构成为，取代2台压缩机串联配置的结构，形成为将中间喷射流路85和连结下级压缩机的排出端口与上级压缩机的吸入端口的制冷剂配管连接的结构。

如图10所示，通过喷射用热交换器84向压缩机31延伸的分支管82的末端经由分叉管与中间喷射流路85以及吸入喷射流路87相连。在中间喷射开闭阀86为打开状态时，通过喷射用热交换器84而在分支管82中流动的制冷剂从中间喷射流路85注入中间喷射端口39，在吸入喷射开闭阀88为打开状态时，在分支管82中流动的制冷剂从吸入喷射流路87注入吸入管35而被吸入压缩机31。另外，在图10中省略了表示控制装置50与制冷剂回路20的各个设备的连接关系的虚线的记载。

接下来，对该变形例的冷冻装置10的动作进行说明。另外，以下说明的各种运转中的控制通过执行功能的控制装置50来进行。控制装置50的目的在于提高运转能力和降低压缩机31的排出温度。关于控制装置50的设备控制部52的运转频率取10Hz到40Hz之间的一个值，马达31a的转矩通过逆变器控制而被控制，当满足凝结温度为45℃以上这样的凝结温度条件时，进行中间喷射或吸入喷射。中间喷射是指，使在主制冷剂流路21a中流动的制冷剂的一部分从凝结器向蒸发器分支，并通过中间喷射流路85而使制冷剂气体注入压缩机31的中间喷射端口39。吸入喷射是指，使在主制冷剂流路21a中流动的制冷剂的一部分从凝结器向蒸发器分支，并通过吸入喷射流路87而将制冷剂气体注入吸入管35而被吸入压缩机31。中间喷射和吸入喷射均具有降低压缩机31的排出温度的效果。

在中间喷射控制中，使中间喷射开闭阀86为打开状态，使吸入喷射开闭阀88为关闭状态。然后，根据压缩机31的排出制冷剂的排出温度，控制喷射用电动阀83的开度，进行使中间喷射的气体制冷剂潮湿的潮湿控制。即，为了提高被中间喷射的冷却效果，控制装置50控制喷射用电动阀83的开度，使得被中间喷射的气体制冷剂成为气液两相的急骤蒸发气体(flash gas)。

在不进行中间喷射及吸入喷射时，使中间喷射开闭阀86和吸入喷射开闭阀88均成为关闭状态。

在吸入喷射控制中，使中间喷射开闭阀86处于关闭状态，使吸入喷射开闭阀88处于打开状态。然后，对喷射用电动阀83的开度进行控制，进行使被吸入喷射的气体制冷剂潮湿的潮湿控制。即，为了提高吸入喷射的冷却效果，控制装置50控制喷射用电动阀83的开度，使得被吸入喷射的气体制冷剂成为气液两相的急骤蒸发气体。

(4-4)变形例D

在上述实施方式及上述变形例A～C中，将制冷剂回路20的凝结温度为45℃以上的凝结温度条件作为如下规定条件，该规定条件用于判断设备控制部52是否对设置于制冷剂回路20的设备进行控制，以使得被吸入压缩机31的制冷剂成为潮湿状态、或使得制冷剂回路20中的中间压制冷剂被喷射到压缩机31的压缩途中的制冷剂中。但是，关于该规定条件，可代替凝结温度条件而使用制冷剂回路20的高压侧的压力成为规定压力以上的高压条件、制冷剂回路20的高压侧的压力与低压侧的压力的差压成为规定差压以上的差压条件、及与在制冷剂回路20中流动的制冷剂进行热交换的外部气体的温度成为规定温度以上的外部气体温度条件中的任一个。关于是否满足高压条件，在控制装置50中，例如在排出管36中设置压力传感器，根据由压力传感器所检测出的制冷剂的压力是否为规定压力以上来判断。关于是否满足差压条件，在控制装置50中，例如在排出管36中设置压力传感器，根据压力传感器所检测出的制冷剂的压力与吸入压力传感器61之间的压力之差来算出制冷剂回路20的高压侧的压力与低压侧的压力的差压，并根据算出的差压是否为规定差压以上来进行判断。另外，关于是否满足外部气体温度条件，在控制装置50中，通过由室外温度传感器66检测出的外部气体的温度是否为规定温度以上来判断。

(4-5)变形例E

在上述实施方式及上述变形例A～D中，说明了由用分子式CH₂F₂表示的R32单体构成的HFC制冷剂在制冷剂回路20中循环的情况，但在制冷剂回路20中循环的制冷剂不限于由R32单体构成的HFC制冷剂。但是，在制冷剂回路20中循环的制冷剂优选为含有多于50重量％的R32的制冷剂。作为含有多于50重量％的R32的制冷剂，例如为R32和HFO-1234yf的混合物、以及R32和HFO-1123的混合物等。关于含有多于50重量％的R32的制冷剂而不包括氯的制冷剂，与氯氟烃及氢氯氟烃等的其他的氟系制冷剂相比，对地球变暖造成的影响小，破坏臭氧层的效果小，且在冷冻装置10中获得比较高的效率。作为其他的制冷剂，例如有CO₂、HFO-1234yf及HFO-1123。

(5)特征

(5-1)

如以上说明，在上述的冷冻装置10中，当从压缩机31排出的制冷剂的温度容易成为过度的高温时即便受到了基于转矩的控制的马达的发热，通过设备控制部52控制减压机构34、室外风扇37、喷射用电动阀83、中间喷射开闭阀86和/或吸入喷射开闭阀88(构成制冷剂回路20的设备的例子)，能够使被吸入压缩机31的制冷剂成为潮湿状态、或使得将制冷剂回路20中的中间压制冷剂喷射到压缩机31的压缩途中的制冷剂中。通过使被吸入压缩机31的制冷剂成为潮湿状态或使得将制冷剂回路20中的中间压制冷剂喷射到压缩机31的压缩途中的制冷剂中，能够降低从压缩机31排出的制冷剂的温度，即使进行了内置马达31a的压缩机31的转矩控制，也能够防止制冷剂温度成为过度的高温。

(5-2)

如上述，如果在冷冻装置10的控制装置50中判断的规定条件为从凝结温度条件、高压条件、差压条件、外部气体温度条件中选择的一个条件，则容易在控制装置50中进行是否满足规定条件的判断，并且容易进行基于控制装置50的设备控制部52的设备控制。

(5-3)

通过控制减压机构34的减压程度的变更和/或室外风扇37的送风量，使被吸入压缩机31的制冷剂成为潮湿状态。即，通过利用在制冷剂回路20中通用的设备即减压机构34和/或室外风扇37，在运转频率处于10Hz以上40Hz以下的范围、马达31a的转矩被控制而且例如凝结温度为45℃以上的条件(规定条件的例子)下，能够降低从压缩机31排出的制冷剂的温度。这样，在进行压缩机31的转矩控制时，无需为了防止制冷剂温度成为过度的高温而在制冷剂回路20中设置新的设备，能够抑制在进行压缩机31的转矩控制时，为了防止制冷剂温度成为过度的高温而所需的成本的增加。

(5-4)

在上述的冷冻装置10中，如果使从压缩机31排出的制冷剂的温度与目标排出温度TTd一致，则能够使被吸入压缩机31的制冷剂成为潮湿状态，在监视从压缩机31排出的制冷剂的温度的同时控制设备即可，通过设备控制部52进行转矩控制时的、使被吸入压缩机31的制冷剂成为潮湿状态的控制变得容易。

(5-5)

在含有多于50重量％的R32的制冷剂循环的制冷剂回路20中，因制冷剂含有多于50重量％的R32而容易导致高温高压，但即便受到了通过转矩的控制而产生的马达31a的发热，在上述的冷冻装置10中也能够防止制冷剂温度成为过度的高温，容易控制压缩机31的马达31a的转矩。通过在制冷剂回路20中采用含有多于50重量％的R32的HFC系制冷剂，与其他的氟系制冷剂相比，给地球变暖带来的影响较小，破坏臭氧层的效果小，而且在冷冻装置10中易于获得较高的效率。

符号说明

10 冷冻装置

20 制冷剂回路

31 压缩机

31a 马达

34 减压机构

37 室外风扇

50 控制装置

51 逆变器控制部

52 设备控制部

83 喷射用电动阀

86 中间喷射开闭阀

88 吸入喷射开闭阀

现有技术文献

专利文献

专利文献1：特开平6-311778号公报

Claims

1.一种冷冻装置，其包括：

压缩机(31)，其内置有通过逆变器控制而被控制旋转的马达(31a)，并对在制冷剂回路(20)中循环的制冷剂进行压缩；

逆变器控制部(51)，其在所述压缩机的运转频率为处于10Hz以上40Hz以下的范围中的至少一个值时，通过所述逆变器控制来控制所述马达的转矩；以及

设备控制部(52)，至少在所述运转频率处于10Hz以上40Hz以下的范围中、所述马达的转矩被控制、而且判断为满足规定条件时，所述设备控制部对设置在所述制冷剂回路中的设备进行控制，使得被吸入所述压缩机的制冷剂成为潮湿状态，

所述规定条件是从下述条件中选择出的一个条件：所述制冷剂回路的凝结温度成为45℃以上的凝结温度条件；所述制冷剂回路的高压侧的压力成为规定压力以上的高压条件；所述制冷剂回路的高压侧的压力与低压侧的压力的差压成为规定差压以上的差压条件；以及与在所述制冷剂回路中流动的制冷剂进行热交换的外部气体的温度成为规定温度以上的外部气体温度条件。

2.一种冷冻装置，其包括：

设备控制部(52)，至少在所述运转频率处于10Hz以上40Hz以下的范围中、所述马达的转矩被控制、而且判断为满足规定条件时，所述设备控制部对设置在所述制冷剂回路中的设备进行控制，使得所述制冷剂回路中的中间压制冷剂被喷射到所述压缩机的压缩途中的制冷剂中，

3.根据权利要求1或2所述的冷冻装置，其中，

所述压缩机为旋转压缩机。

4.根据权利要求1或2所述的冷冻装置，其还具备：

减压机构(34)，为了对在所述制冷剂回路中流动的制冷剂的压力进行减压，该减压机构作为所述设备被设置于所述制冷剂回路中；以及

室外风扇(37)，为了供给与在所述制冷剂回路中流动的制冷剂进行热交换的外部气体，该室外风扇作为所述设备被设置于所述制冷剂回路中，该室外风扇构成为能够变更送风量，

所述设备控制部至少在所述运转频率处于10Hz以上40Hz以下的范围中、所述马达的转矩被控制、而且处于所述规定条件下时，对所述减压机构的减压程度的变更和/或所述室外风扇的送风量进行控制，使被吸入所述压缩机的制冷剂成为潮湿状态。

5.根据权利要求1或2所述的冷冻装置，其中，

所述设备控制部至少在所述运转频率处于10Hz以上40Hz以下的范围中、所述马达的转矩被控制、而且处于所述规定条件下时，按照使从所述压缩机排出的制冷剂的温度与目标排出温度一致的方式对所述设备进行控制，使得被吸入所述压缩机的制冷剂成为潮湿状态。

6.根据权利要求1或2所述的冷冻装置，其中，

在所述制冷剂回路中循环的制冷剂为含有多于50重量％的R32的制冷剂。